无线传感器网络应用支撑技术研究进展介绍

以数据为中心的、应用驱动的无线传感器网络是未来网络发展的一个重要分支。本文在阐述了无线传感器网络所涉及的应用领域的基础上,分析了无线传感器网络中的重要的两类应用支撑技术：时间同步和节点定位的研究进展。     

电场传感器校准的等效天线系数法

针对电场传感器在1 GHz以上频段高于200 V/m场强的校准需求,提出了等效天线系数法.该方法借用了天线系数的概念,在混响室中首先通过现有场强标准装置传递得到小场强时接收天线的等效天线系数,再利用等效天线系数对混响室中的大场强定标,从而实现电场传感器的大场强校准.混响室中采用等效天线系数法定标的大场强与采用统计方法计算得到的大场强相比较,场强偏差满足系统不确定度要求,说明了等效天线系数法的合理性.该方法借助混响室的特点和天线系数概念,将电场传感器校准幅度提升至200 V/m以上,为大场强测量的准确性提供了依据.     

基于STM32F107的智能窗帘控制系统设计

实际生活中窗帘成型不易改动为自动化的特点,设计基于STM32F107控制的智能窗帘控制系统,该系统基于一天中光线强弱不断变化的特点,实现了一天中随着目照强度的不同动态控制窗帘的打开与闭合。此外,为使得智能窗帘系统更加人性化,在设计中加入了用户白定义控制模块,从而实现智能窗帘系统的个性化定制。     

分布式全局精确时钟同步状态追踪:能观测性观测器分析

本文基于现代控制理论观点下的量测模型的能观测性分析,提出绝对时钟状态量测模型的能观测性问题.启发于量测状态向量空间与状态向量运算法则,转化为本质上向量空间的同构映射原理,建立了以基本量测单元（Basic Measurement Unit,BMU）构建最小均方误差（Minimum Mean Square Error,MMSE）等价变换下的能观测性解耦量测模型.该方法揭示了在双向信息交换下对称量测性能的本质,在量测模型满足能观测性的必要条件下实现时钟状态追踪的Kalman filtering算法.本文算法不依赖于优化的初始点设置,初始点选择具有鲁棒性,并且对于网络连接性的变化具有稳健性.仿真结果表明,能观测性量测模型能实现规模化扩展,设计的算法具有局部和全局一致的MMSE量测性能,接近于贝叶斯CRLB（Cramer-Rao Lower Bound）量测性能边界.     

蓝宝石光纤法布里-珀罗高温传感的实验研究

进行了基于蓝宝石光纤及晶片的光纤法布里- 珀罗(F-P)高温传感器研究。理论仿真分析了传感器温度传感灵敏度及干涉光谱信号质量 随蓝宝石晶片厚度 变化趋势。结果表明,在信噪比(SNR)为30〖J P ＋2〗dB、晶片厚为75μm时,可避免干涉光谱信号波峰干涉级次跳 变问题, 同时获得3.114nm/℃(1080℃)的温度传感 灵敏度。建立了高温传感器系统,并基于干涉光谱相位分析算法 进行解调,实现了130～1080℃测温范围,测 温误差小于±2.45℃, 1080℃下温度传感灵敏度测试值为2. 973nm/℃,与理论温度传感灵敏度基本吻合。     

基于非线性AgGaSe2晶体的光纤 SO2传感器

根据SO2气体的吸收光谱,选择波长为1268nm的单极性半导体激光器和波长为1083nm的分布反馈式半导体激光器,经光纤耦合作为泵浦光并通过周期性极化的AgGaSe2晶体叠加,产生对SO2具有强吸收的7.4μm连续差频光,研制出一种光纤传感器,实现了对二氧化硫气体的检测.该传感器具有检测灵敏度高、稳定性好、结构简单及可在线测量等特点.实验结果表明,这种传感器的检测灵敏度为7.5×10-4.     

镀膜光纤传感器氧化锌压电层薄膜沉积的研究

主要研究镀膜光纤传感器。首先介绍了氧化锌镀膜光纤的几何结构，分析了此几何结构压电声光振荡的基本原理，给出了光纤声光相位调制器的等效网络模型，然后根据此模型推出了声光压电层反射系数5m并按预设参数进行了计算机模拟。在此基础上，利用Zn(NO3)2单盐水溶液体系在铜基上进行阴极电沉积直接得到氧化锌镀膜，通过讨论电沉积过程中一些主要实验条件对氧化锌镀膜性能的影响，提出了一种稳定实用、经济的电沉积配方。     

锥形光纤光栅传感器交叉敏感问题的仿真研究

利用单个光纤光栅传感器的锥形结构和必要的参数同时测量应力和温度。通过写入线性光纤并将其制成锥形结构,利用FBG(光纤布拉格光栅)的波长峰值和波形半峰值宽度来编码信息。FBG的半峰值宽度只依赖于应力,与温度的变化无关,利用这一特性,可以实现用单个光纤光栅解决应力和温度的交叉敏感问题。Matlab软件仿真结果表明,应力和温度的误差分别界定为±15.26με和±1.92℃。     

基于超像素和模糊聚类的医学超声图像分割算法

图像分割在医学超声图像的定量、定性分析中均扮演着十分重要的作用,并直接影响到后续的分析、处理工作.针对医学超声图像对比度低和噪声强的特点,提出了一种将超像素和模糊聚类技术相结合的图像分割方法.该方法利用简单线性迭代聚类算法产生多个超像素子区域,通过比较各个子区域间特征向量的相似性,利用模糊C均值(FCM)聚类技术对这些过分割区域进行合并,实现超声图像目标区域的有效分割.和传统的基于单像素的FCM聚类算法相比,该方法具有较强的鲁棒性,有效提高了目标区域的分割精度和分割效率,取得了较好的分割效果.     

消费电子与无线应用将推动MEMS传感器增长

iSuppli公司预测,在来自消费电子与无线应用的新需求的推动下,2012年全球微电机系统（MEMS）市场将从2006年的61亿美元扩展到88亿美元。